相変化メモリ（PCM：Phase Change Memory、PCRAMとも）は、カルコゲナイド系材料（代表的にはGe-Sb-Te：GST）の結晶状態とアモルファス（非晶質）状態で電気抵抗が大きく異なる性質を利用してデータを記憶する不揮発性メモリです。材料に電流を流して発生するジュール熱で加熱・冷却し、結晶相（低抵抗）とアモルファス相（高抵抗）を可逆的に切り替えます。
書き込みは、急速加熱・急冷でアモルファス化（リセット）し、ゆるやかな加熱で結晶化（セット）させることで行います。中間的な抵抗状態を作れるため多値記憶（MLC）にも適し、フラッシュより高速・高書き換え耐性で、DRAMより不揮発という特性を持ちます。読み出しは抵抗値を検出するだけなので高速です。
PCMを大規模に実用化した代表例が、IntelとMicronが開発した3D XPoint（Intel Optane）です。クロスポイントアレイにセレクタ素子を組み合わせ、DRAMとNANDの間を埋めるストレージクラスメモリ（SCM）として製品化されました。低遅延の永続メモリとしてデータセンター用途で注目を集めました。
課題は、書き込み時の高い消費電力（発熱を伴う相変化）と、繰り返しによる材料の劣化・抵抗ドリフトです。ReRAM・MRAMと競合しつつ、組み込み不揮発メモリや車載用途でも検討が進んでおり、材料・セル構造の改良によって省電力化と信頼性向上が図られています。